多伦多大学 一种微流控芯片，具有以不同颜色显示的单个液滴
每个液滴包含来自单细胞的物质，并将其用于单细胞组学分析
学分:惠勒实验室 科学家现在可以从生长在实验室培养皿表面的群体中选择单个细胞，并研究它们的分子含量
由多伦多大学的研究人员开发的这种新工具将有助于对干细胞和其他稀有细胞类型进行更深入的研究，从而开发治疗方法
该方法首次将细胞显微术与组学平台结合起来，将肉眼可见的细胞物理参数(如外观、表面标记或细胞间接触的存在)与其分子组成联系起来
领导这项工作的唐纳利细胞和生物分子研究中心的化学和生物医学工程教授亚伦·惠勒说:“我们让用户能够拍摄美丽的荧光显微镜图像，从而了解细胞原位生长的一切信息，并将这些信息与细胞的基因组、转录组和蛋白质组联系起来。”
《自然通讯》杂志今天发表的一篇论文描述了这个平台
该方法被命名为DISCO，用于组学单细胞的数字微流控分离，允许研究人员在当地环境中选择单细胞，并利用DNA和蛋白质测序技术分析其内容，以读取细胞的DNA(基因组)、基因的RNA转录物(转录组)和蛋白质分子(蛋白质组)
在过去的五年里，单细胞分析的兴起使研究人员能够测量每个细胞中成千上万的分子，从而改变了他们在颗粒水平上研究组织和器官的能力
但是这些方法忽略了关于细胞物理特征和局部环境的重要信息，因为在分析之前细胞必须被置于悬浮状态并相互分离
“单细胞组学正在进行一场革命，”加拿大微流体生物分析研究主席惠勒说
“但我遇到过一些人，他们对无法在原位环境中捕捉细胞的表型信息感到失望
" “我想我们可能会想出一种方法，从人群中选择特定的细胞并进行分析，”他说
DISCO由一个装有高频激光的显微镜和一个收集细胞物质的微流控芯片组成
显微镜允许用户在对目标细胞进行激光照射之前拍摄详细的图像
来自激光的能量导致一个微小的气泡在细胞附近形成并弹出，破裂其膜，并将其内容物喷射到微流体芯片上的一个液滴中，从那里它被取回用于分子测序
“我们的平台主要关注单细胞悬浮时丢失的元数据，如细胞位置、形态特征、邻居是谁等。在我们进行单细胞测序之前，这些都是我们能捕捉到的，”埃里卡·斯科特说，她是该实验室的博士后研究员，与两位博士一起领导了这项工作
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实验室的学生，朱利安·拉曼纳和哈里森·爱德华兹
“据我们所知，这是唯一一个可以在培养中获取细胞并做这种事情的平台，”她说
在原理实验的证明中，研究人员展示了DISCO将组学数据忠实地与并排培养的人类和小鼠单独的脑癌细胞联系起来的能力
但是这些发现也让人们更加关注细胞间的接触能够影响其分子状态的程度
多达5000个小鼠基因的表达——约占基因组的五分之一——在被人类细胞而不是自己的亲属包围的单个小鼠细胞中发生了改变
这些发现可能对许多实验室有重要意义，这些实验室试图通过在小鼠体内培养健康和患病的人体组织(如肿瘤)来获得更好的理解，以便在全身环境中对它们进行研究
惠勒说，如果基因表达在人类移植物中受到类似的影响，这些变化可能会对治疗的发展产生影响
幸运的是，DISCO可能很快会提供一个进入细胞自然环境的窗口，因为研究人员正在努力使其适应组织切片的分析
他们的最终目标是将DISCO应用于稀有细胞类型的研究，如干细胞，其再生潜力在很大程度上受其周围环境的调节，以帮助推进新的治疗方法
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